Numerical investigations are presented, which show that a back-flow flap can improve the dynamic stall characteristics of oscillating airfoils. The flap was able to weaken the stall vortex and therefore to reduce the peak in the pitching moment. This paper gives a brief insight into the method of function of a back-flow flap. Initial wind tunnel experiments were performed to define the structural requirements for a detailed experimental wind tunnel characterization. A structural integration concept and two different actuation mechanisms of a back-flow flap for a helicopter rotor blade are presented. First a piezoelectric actuation system was investigated, but the analytical model to estimate the performance showed that the displacement generated is too low to enable reliable operation. The seond actuation mechanism is based on magnetic forces to generate an impulse that initiates the opening of the flap. A concept based on two permanent magnets is further detailed and characterized, and this mechanism is shown to generate sufficient impulse for reliable operation in the wind tunnel.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.5
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pp.445-450
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2011
In order to estimate a yacht sail performance, measuring system of aerodynamic forces acting on the yacht sail is constructed and experiments of flexible model sail are carried out at the medium-size subsonic wind tunnel of Chungnam National University. Experimental results for a flexible sail are compared with experimental and numerical results of fixed shape sail. In case of a fixed shape sail, lift and drag coefficients are rarely changed at all velocity conditions. However, those of the flexible sail are decreased as the incoming velocity is increased. These are understandably resulted from shape variations due to the flexible material. Therefore aero-elastic similarity should be more carefully considered in the model test rather than other similarities.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.5
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pp.612-618
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2004
Stereoscopic PIV measurements were made in the wind tunnel with the actual size waterjet model. The main wind tunnel provides the vehicle velocity while the secondary wind tunnel adjusts the jet issuing velocity. Experiments were performed at the range of jet to vehicle velocity ratio (JVR), 3.75 to 8.0 and the Reynolds number of 220,000 based on the jet velocity and the hydraulic diameter of the waterjet intake duct. Wall pressure distributions were measured for various JVRs. Three dimensional velocity fields were obtained at the inlet and outlet of the intake duct. It is found that severe acceleration is occurred at the lip region while deceleration is noticeable at the ramp side. The detailed three dimensional velocity fields can be used as the accurate velocity input for the CFD simulation. It is interesting to note that there are many different types of vortices in the instantaneous velocity field. It can be considered that those vortices are generated by the corner of rectangular section of the intake and Gortler vortices due to the curved wall. However, typical secondary flow with a pair of counter rotating vortex pair is clearly seen in the ensemble averaged velocity field.
A numerical analysis method for predicting aerodynamic noise at inter-coach space of high-speed trains, validated by wind-tunnel experiments for limited speed range, is proposed. The wind-tunnel testing measurements of the train aerodynamic sound pressure level for the new generation Korean high-speed train have suggested that the inter-coach space aerodynamic noise varies approximately to the 7.7th power of the train speed. The observed high sensitivity serves as a motivation for the present investigation on elucidating the characteristics of noise emission at inter-coach space. As train speed increases, the effect of turbulent flows and vortex shedding is amplified, with concomitant increase in the aerodynamic noise. The turbulent flow field analysis demonstrates that vortex formation indeed causes generation of aerodynamic sound. For validation, numerical simulation and wind tunnel measurements are performed under identical conditions. The results show close correlation between the numerically derived and measured values, and with some adjustment, the results are found to be in good agreement. Thus validated, the numerical analysis procedure is applied to predict the aerodynamic noise level at inter-coach space. As the train gains speed, numerical simulation predicts increase in the overall aerodynamic sound emission level accompanied by an upward shift in the main frequency components of the sound. A contour mapping of the aerodynamic sound for the region enclosing the inter-coach space is presented.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2011.04a
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pp.391-394
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2011
In this paper, the shock angle and effect had been compared with numerical data within supersonic area at an forebody such as missiles or an aircraft. By using supersonic wind tunnel in Seoul National University, The shock position and magnitude were measured in the model of cone shape according to mach number. The experiment had been conducted at mach number 2.0, 3.0, and 3.8. As a result, the shock position and magnitude are different from flow velocity, AOA, and AOS in some cases blockage effect had occurred.
It has long been studied about the flow around bluff bodies, but the effect of aspect ratio on the sharp-edged bodies in thick turbulent boundary layers is still argued. The author investigates the flow characteristics around a series of rectangular bodies ($40^d{\times}80^w{\times}80^h$, $80^d{\times}80^w{\times}80^h$ and $160^d{\times}80^w{\times}80^h$ in mm) placed in a deep turbulent boundary layer. The study is aiming to identify the extant Reynolds number independence of the rectangular bodies and furthermore understand the surface pressure distribution around the bodies such as the suction pressure in the leading edge, when the shape of bodies is changed, responsible for producing extreme suction pressures around the bluff bodies. The experiments are carried out at three different Reynolds numbers, based on the velocity U at the body height h, of 24,000, 46,000 and 67,000, and large enough that the mean boundary layer flow is effectively Reynolds number independent. The experiment includes wind tunnel work with the velocity and surface pressure measurements. The results show that the generation of the deep turbulent boundary layer in the wind tunnel and the surface pressure around the bodies were all independent of Reynolds number and the longitudinal length, but highly dependent of the transverse width.
In recent years, high-strength, light-weight materials have been widely used in the construction of high-rise buildings. Such structures generally have flexible, low-damping characteristics. Consequently, wind-induced oscillation greatly affects the structural safety and the comfort of the building's occupants. In this research, wind tunnel experiments were carried out to study the wind-induced vibration of a building with a tuned liquid column damper (TLCD). Then, a model for predicting the aerodynamic response in the across-wind direction was generated. Finally, a computing procedure was developed for the analytical modeling of the structural oscillation in a building with a TLCD under the wind load. The model agrees substantially with the experimental results. Therefore, it may be used to accurately calculate the structural response. Results from this investigation show that the TLCD is more advantageous for reducing the across-wind vibration than the along-wind oscillation. When the across-wind aerodynamic effects are considered, the TLCD more effectively controls the aerodynamic response. Moreover, it is also more useful in suppressing the acceleration than the displacement in biaxial directions. As s result, TLCDs are effective devices for reducing the wind-induced vibration in buildings. Parametric studies have also been conducted to evaluate the effectiveness of the TLCD in suppressing the structural oscillation. This study may help engineers to more correctly predict the aerodynamic response of high-rise buildings as well as select the most appropriate TLCDs for reducing the structural vibration under the wind load. It may also improve the understanding of wind-structure interactions and wind resistant designs for high-rise buildings.
In this study, the enhancement of the conventional Savonius wind rotor performance with extension plate has been investigated experimentally and numerically. Experimental models used in the study have been produced with 3D (three dimensional) printing, which is one of the rapid prototyping techniques. Experiments of produced Savonius wind rotor models have been carried out in a wind tunnel. CFD (Computational Fluid Dynamics) analyses have been performed under the same experimental conditions to ensure that experiments and numerical analyses are supported to each other. An additional extension plate has been used in order to enhance the performance of the conventional Savonius wind rotor with a gap distance between blades. It can be called modified Savonius rotor or Savonius rotor with built-in extension plate. Thus, the performance of the rotor has been enhanced without using additional equipment other than the rotor itself. Numerical and experimental analyses of Savonius wind rotor models with extension plate have been carried out under predetermined boundary conditions. It has been found that the power coefficient of the modified Savonius rotor is increased about 15% according to the conventional Savonius rotor.
Presented herein are the results of a laboratory study on structural loads (icing weight and wind loads) associated with icing formation on rigidly fixed, circular power-transmission cables and cylinders. The experiments were carried out using movable wind tunnel under two different conditions: refrigerated and non-refrigerated conditions. Temporal evolution of icing loads were determined in the refrigerated laboratory and wind loads for icings at several stages of icing formation were measured in the non-refrigerated laboratory.
The physical infrastructure of the power systems, including the high-voltage transmission towers and lines as well as the poles and wires for power distribution at a lower voltage level, is critical for the resilience of the community since the failures or nonfunctioning of these structures could introduce large area power outages under the extreme weather events. In the current engineering practices, single circuit lattice steel towers linked by transmission lines are widely used to form power transmission systems. After years of service and continues interactions with natural and built environment, progressive damages accumulate at various structural details and could gradually change the structural performance. This study is to evaluate the typical existing transmission tower-line system subjected to synoptic winds (atmospheric boundary layer winds). Effects from the possible corrosion penetration on the structural members of the transmission towers and the aerodynamic damping force on the conductors are evaluated. However, corrosion in connections is not included. Meanwhile, corrosion on the structural members is assumed to be evenly distributed. Wind loads are calculated based on the codes used for synoptic winds and the wind tunnel experiments were carried out to obtain the drag coefficients for different panels of the transmission towers as well as for the transmission lines. Sensitivity analysis is carried out based upon the incremental dynamic analysis (IDA) to evaluate the structural capacity of the transmission tower-line system for different corrosion and loading conditions. Meanwhile, extreme value analysis is also performed to further estimate the short-term extreme response of the transmission tower-line system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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